Теоретические основы выщелачивания

Процесс растворения можно разделить на три стадии:

1) перенос частиц растворителя (серной кислоты) к поверхности зерна;

2) взаимодействие серной кислоты с оксидом цинка (идет очень быстро);

3) отвод продуктов реакции в объем раствора.

Общую скорость процесса определяет первая или третья стадия. Поэтому для повышения общей скорости процесса необходимо перемешивание. Также на скорость процесса влияет диаметр зерна. Чем он меньше, тем больше удельная поверхность и тем выше скорость процесса. Поэтому обычно используют зерна с размером не более 0,2 мм.

В концентрате после обжига цинк содержится в виде ZnO, ZnSO₄,

ZnO x Fe₂O₃, 2ZnO x SiO₂, ZnS.

Основная реакция процесса выщелачивания:

ZnO + H₂SO₄ + ZnSO₄

При диаметре частиц менее 0,2 мм выщелачивание идет не более 2 мин.Температура при этом повышается до 80-90⁰ С.

Сульфат цинка хорошо растворяется в воде, поэтому кислота на него не расходуется. Однако, если сульфата цинка будет много, то повышается вязкость раствора, что приводит к ухудшению последующего отстаивания.

Феррит цинка растворяется значительно хуже, чем оксид, что приводит к потерям цинка.

Силикат цинка сравнительно легко растворяется в серной кислоте, но его присутствие нежелательно, так как приводит к ухудшению отстаивания и особенно фильтрования.

Сульфид цинка в серной кислоте при данной концентрации не растворяется.

Соединения кадмия ведут себя подобно соединениям цинка. Поэтому при выщелачивании в раствор переходит до 70% кадмия. Также при выщелачивании в раствор переходит 50-60% соединений меди и 4-5% соединений железа. Содержание железа в растворе до 1,5 г/л необходимо для последующей очистки. Что касается соединений мышьяка и сурьмы, то As и Sb₂O₃ растворяются в серной кислоте, а As₂O₅ и Sb₂O₅ практически не растворяются.

С химической точки зрения процесс выщелачивания можно условно разделить на следующие периоды:

1. Растворение огарка

2. Коагуляция и осаждение коллоидов.

3. Диспергация коллоидов.

4. Гидролиз меди.

5. Гидролиз цинка.

1-й период:

Во время первого периода идет растворение соединений цинка, кадмия, меди, железа, и уменьшается кислотность раствора. Основной процесс – перевод цинка из огарка в раствор. Заканчивается этот период при рН 2-3. В конце периода пульпа легко сгущается, но слив плохо осветляется.